坚硬顶板工作面顶板预裂爆破弱化技术研究

煤矿技术　坚硬顶板处理方法探讨　钮平　（同煤集团小峪煤矿。山西朔州０３６０００）　【摘要】坚硬顶板难以自然垮落，如果不采取适当措施促使　其垮落，则其初次垮落步距会很大，一旦垮落，则冒落面积很大，　形成巨大的风暴，对工作面威胁极大，因此需要采取适当措施措施　其垮落。常见的处理方法有超前深孔预爆破松动煤体或预裂顶板、　高压预注水弱化顸板和深孔爆破法强制放顶。　【关键词】坚硬顶板显现特征；处理方法　１坚硬难垮顶板工作面的矿压显现特征　１．１大面积垮落特征　坚硬难垮落顶板在煤层采出后，当悬露面积较大时，才突然垮　落。２Ｏ世纪８Ｏ年代前，我国的大同、北京、乌鲁木齐、枣庄等矿　区大都采用刀柱采煤法管理顶板。每回采一定距离后，在采空区内　留设一定面积的煤柱支承顶板。这种方法可基本保证工作面回采期　间顶板不垮落。但是，随着开采面积的不断扩大，所留煤柱应力逐　渐增大，终被压酥破坏。当采空面积达到一定范围时，常常发生大　面积垮落，造成剧烈的动力现象。　１．２坚硬难垮落顶板工作面的初次来压特征　工作面从切眼开始推进回采，当悬露较大面积后才突然破断垮　落，工作面出现强烈的来压显现。坚硬难垮落项板工作面初次来压　的另个特点是一次断裂、垮落的岩层厚度大；冒断厚度可达１０￣２５ｍ，　甚至更大。垮落岩石的块度大，有的块度可达十几立方米，甚至几　十立方米。坚硬难垮落顶板工作面初次来压的第三个特点是来压强　度大，动载系数高；大面积的悬顶一次性断裂垮落时，产生瞬时冲　击载荷，常损坏工作面的支护设备，甚至造成人员伤亡等恶性事故。　１．３坚硬难垮落顶板的周期来压特征　坚硬难垮落顶板工作面初次来压后，随着工作面的推进，支架　后方常形成较长的顶板悬臂，有时可达２０￣３０　ｍ，最大达到５５ｍ。由　于坚硬难垮落顶板的岩石破断角较小，直接顶垮落后形成的矸石垫　层很薄，有时甚至根本没有垫层，致使未垮落悬顶与垮落的矸石堆　没有任何力学联系，形成悬臂梁结构。当悬臂达到一定极限长度时，　才会断裂和垮落，使工作面造成强烈的周期来压显现。坚硬难垮落　顶板工作面的周期来压特点是：来压步距大、动载系数高；来压时　常对支护设备造成动载破坏，甚至危及人身安全。　２坚硬难垮顶板的处理方法　２．１超前深孔预爆破松动煤体或预裂顶板　其顶板或煤体是在采煤工作面前方按相应间距向坚硬顶板或煤　体内打钻孔实现预爆破松动，使坚硬岩层或煤体在某区域内破坏形　成裂缝，实现降低顶板来压强度的目的。其钻孔布置与注水孔类似。　爆后要利用孔口不变形的特点，把静压水接ＮＳＬ口，减少粉尘。超　前松动方法适应性强，使用的专用设备数量较少，对于减缓大面积　来压非常有效。其缺点是大量炸药爆炸污染井下空气；松动爆破不　易均匀，特别是松动顶板；在煤质松软和直接顶破碎时不适合使用；　在高瓦斯矿井和煤层中应用，要有绝对安全的措施。　２．２高压预注水弱化顶板　运用钻孔向顶板注压力水的办法，改变坚硬顶板的力学性质，　使它成为能垮落的顶板。压力水对顶板岩石一般有压裂与软化等作　用，水对顶板的压裂作用主要包括使岩层增加裂隙、裂缝及使层理　分离，以减少缝隙间粘结力等，岩石试件浸水的强度降低大小与试　件是否有裂隙相关。　岩石均具有吸水软化特性，实验表明，粘土胶结的砂岩较碳酸　盐胶结的砂岩强度降得多，平均降低率为４３％和ｌ９％。节理裂隙发　育的岩石浸水软化效果比较明显。浸水的时间愈长，强度也就愈低。　关于注水孔的布置有单侧和双侧，根据工作面长度和钻机的能力确　定。孔距与浸润半径相关，通常，孔距应选择浸润直径的３／４～２／３。　孔径根据封孔方法不同也不一样。使用橡胶封孔器时为６０￣６２ｍｍ，　用砂浆封孔时为９Ｏ～１１５ｒａｍ。　钻孔的水平投影与巷道的水平夹角通常为６５。～７５。，能使工　作面不断接近和进入注水影响区。顶板注水高度与注水效果直接相　关，离煤层过近或过远都不利。注水还要离煤层５ｍ以上，不然就可　能导致顶板不易维护，注水区的上限通常为ｌ５ｍ￣２５ｍ，要与顶板活　动规律适应。注水量必然影响注水效果。如果水量太小，顶板不能　充分湿润与软化，水量太大可能使直接顶过于破碎，按照注水后要　求的顶板垮落步距和钻孔间距计算注水量。　２．３深孔爆破法强制放顶　根据钻孔的位置和方式分为三种：一是沿切顶线边缘向顶板钻　孔；二是平巷内钻平行于工作面的深孔；三是地面钻孔爆破放顶。　（１）沿切顶线边缘向顶板钻孔　是坚硬顶板悬顶较大条件下采用的措施。钻孔仰角为６０。～６５　。，孔径有小孔　４０￣４５ｍｍ及大孔审６０￣６４ｍｍ两种。钻孔通常使用　岩石电钻。放顶分循环放项及来压前放顶。循环放顶就是每一至两　个循环放顶一次，每次放工作面的一段，全工作面分二至三段，孔　深通常为二至三倍采高，切断采空区悬板（图１（ａ））。来压前放顶，　就是在来压前，沿工作面打两排孔径为６０ｍｍ￣６４ｍｍ的钻孔（图１　（ｂ）），孔距６～８ｍ，孔深为２５￣３５倍采高，通过连续两次爆破在项　板内形成一定宽度的沟槽，用它改变悬板边缘的支承条件，使顶板　沿放顶线垮落，此拉槽式放顶可在开切眼或工作面两端头处使用。　（ａ）　（ｂ）　图１工作面内深孔放顶　（２）平巷内钻平行于工作面的深孔　能减少与生产作业的相互干扰，也可利用注水孔爆破，利用采　空区顶板表面作为自由面，提高爆破效果，而由于孔比较深，应有　相应的钻孔设备。在顶板为厚层砂岩时，可用ＴＸＵ一７５型油压钻机或　回转钻机，钻孔直径按钻机能力和项板岩性在６０ｍｍ￣９Ｏｍｍ间选择，　孔距可为１Ｏｍ～１２ｍ，钻孔水平的夹角６。～１２。，仰角１４。～４５。。　（３）地面钻孔爆破放顶　在井下无法进入的大量坚硬岩层悬项或遗留煤柱区，距地表很　浅，地面又有钻孔施工条件，应采用由地面钻孔爆破放顶。先在地　面用钻机打出１０８ｍｍ的钻孔，为了提高爆破效果，通常要进行扩孔　大药量爆破。要采用封底爆破或把药包按药壶位置吊于钻孔中，从　下到上逐段实施爆破。扩孔后的钻孑Ｌ下部直径为３００￣４００ｍｍ，高度　在２０ｍ。　３结束语　由于煤矿与煤矿的不同地质条件、顶板弱化方案也会不同，应　按工作面顶板的岩性、经济成本、方案安全性等确定顶板弱化的方　法。超前深孔松动爆破不影响工作面生产，且效果较明显，应用的　较广些。　参考文献：　【１］高木福．坚硬顶板处理步距的数值模拟【『］．辽宁工程技术大学学　报．２００６（５）．　［２】黄晋兵王台矿井综采工作面处理坚硬顶板技术研究卟煤炭科学　技术，２００８（９）．　２０１３　０８　ｆ　３６１

２０１　３年第３２期　（总第２７５期）　中阂高新技朱企业　ｆ　÷　＾Ｈ　３－　￡　ｆ￡　＃Ｒ　ＮＯ．３２．２０１　３　

（ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．２７５）　

艾友煤矿６１１１综采面顶板预裂爆破研究　

丁小淇孙凯　

（辽宁省阜新矿业集团，辽宁阜新１２３０００）　

摘要：文章分析了艾友煤矿６１１１综采面顶板预裂爆破工艺的适用条件和参数要求，介绍了顶板预裂爆破工艺　

的施工方法，并结合实践经验，阐述了施工中影响顶板预裂爆破效果的各种关键问题，为进一步完善顶板预　

裂爆破技术，提高６１１１综采工作面的作业效率提供了科学依据和理论指导。　

关键词：综采面顶板；顶板预裂爆破技术；坚硬顶板；悬臂梁；顶板强度　

中图分类号：ＴＤ８２３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９－２　３７４（２　Ｏ１　３）３２—００８７—０３　

１　６１１１综采工作面顶板预裂爆破概述　

１．１顶板预裂爆破原因　

老顶初次来压过后，随着工作面的推进，项板来压显　

现出一定周期性，称为老顶周期来压。　周期来压是在老顶　

初次来压之后，支架上老顶后方悬空，只有一端支撑在煤　

壁上，老顶相当于悬臂梁，不考虑其他因素，老项跨距达　

到老顶初次来压跨距时就会垮落，由于采动影响，老顶已　

经出现裂隙，整体性遭到破坏，因此，在很短的跨度内就　

会垮落，造成来压，因为跨度小，产生的危害较初次来压　

小了很多，但周期来压对工作面的回采依然会产生很大影　

响。６１１ｌ综采面在开采期间，周期压显现明显，出现了压　

死支架现象，对职工的人身安全产生了威胁，对回采效率　

也造成了一定的影响。因此采用顶板预裂爆破技术来缓和　

顶板冒落时形成的冲击问题（详见６１１１面项板预裂爆破前　

后支架压力表工作阻力观测值对比）。　

１．２顶板预裂爆破在煤矿综采工作面中的应用　

顶板预裂爆破是指通过爆破方式将坚硬项板强度降　

低，使顶板在移架后，在后方立即冒落，顶板冒落后而形　

成矸石垫层的工艺技术。该工艺可以控制顶板的冒落面　积，较适合来压强烈的坚硬顶板，缓和其冒落时形成的冲　

1 硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究与应用 兖煤菏泽能化有限公司 王玉昌 摘要：综采放顶煤是厚煤层实现高产高效、安全、低耗、低成本的采煤工艺。随着放顶煤采煤法的应用，顶煤硬度大不易冒落，可放性差，成为造成顶煤回收率降低的主要问题。本文介绍了硬顶煤条件下，深孔预裂爆破技术在放顶煤开采中的研究及应用，对深孔预裂爆破的机理、试验研究进行了论述。该课题作为原煤炭工业部“九五”攻关项目“综采机械化放顶煤开采成套技术与装备研究”的子专题，.成功地提出一套50～80米深孔控制预裂爆破的打钻、成孔、装药、封孔及起爆工艺与配套设备，经科技项目检索查新，达到国际先进水平，具有广阔的应用前景。 关键词：综采放顶煤开采 硬顶煤 深孔预裂爆破 煤炭回收率 1.概述 兖矿集团鲍店煤矿是一座年设计能力300万吨的大型现代化矿井。目前主要采用综采放顶煤开采技术。 顶煤硬度大、可放性差，顶煤滞后冒落、产生大块是造成顶煤回收率低的主要原因之一。硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究目的和意义是：针对一些煤体强度大，节理裂隙不发育，顶煤中含夹矸，等条件下的放顶煤开采工作面，生产中存在的顶煤滞后冒落或产生大块堵住天窗，使顶煤不易放出等情况，采用“深孔预裂爆破技术”，在回采前进行顶煤预裂，并结合常压注水，提高顶煤可放行，从而提高顶煤回收率，减少采空区自燃发火，提高煤炭产量。 2.硬顶煤深孔预裂爆破机理 在工作面顺槽内，沿工作面倾斜方向打爆破空与控制空；孔深50～100m，爆破孔直径为75mm，控制控直径为90mm，孔间距为8m左右。通过爆破作用，炮孔周围产生直径为100～250mm的柱状粉碎圈带和一沿爆破孔与控制孔连心线方向长为8～10m的贯穿爆破裂缝带及次生的裂隙圈带。爆破后，通过爆破孔向煤层注水，进一步扩大裂隙带几次生裂隙带的宽度；此外，在支架与矿压的反复作用下，使已经产生大量裂缝的顶煤进一步破碎。这样，在放煤过程中，可以将硬顶煤顺利放出，达到提高工 2 作面回采率与煤层注水的效果，减少采空区浮煤，防止自燃发火的目的。 3.深孔预裂爆破研究与实施的基本条件 1310综放面是鲍店煤矿北翼一采区的第八个区段，工作面走向长度1028m，倾向长198m，所采煤层为山西组3层煤，煤层厚度8.2～9.5m，平均8.70m，煤层普氏硬度f=3.6～4.9。硬质煤体较发育。工作面采用综采放顶煤一次采全高的采煤方式，放煤采用双轮顺序多头点放煤，放煤步距1.2m，采放比为1 ：1.9，选用ZFP5600-17/35低位放顶煤支架，采煤机为AM-500双滚筒采煤机。正常情况下，回采率为80%左右。 4.深孔预裂爆破的工艺过程及方法 4.1试验工艺与装备 4.1.1打钻：利用钻机按照设计要求打出钻孔。 4.1.2装药：采用压风装药器及抗静电阻燃塑料管，进行连续耦合装药。为防止管道效应的产生，沿炮孔全长敷设煤矿导爆索。装药密度为0.7～0.8g/cm3，单位长度装药量为4kg/m。炸药型号为一级煤矿许用硝铵炸药。 4.1.3封孔：使用装药器和抗静电阻燃塑料管，进行压风喷泥封孔。为了使爆破孔爆破后不产生“打筒”现象，保证预裂爆破效果和施工安全，封孔长度必须大于12m。 4.1.4起爆：采用双炮头、正向起爆的爆破方法。起爆器型号为MFB-200。每次起爆不得超过一个爆破孔。爆破孔内两个炮头的雷管脚线为并联。炮头制作前，须进行雷管导通测试。连好放炮母线，经检查无误后，方可在警戒线外有掩护的安全地点进行放炮。警戒距离不小于200m。 4.1.5注水：爆破后，将爆破孔内的炮泥用钻机掏出，作为注水孔与控制孔一起进行煤体注水。 4.2工艺过程及操作说明 4.2.1装药 4.2.1.1准备工作 (1)对于爆破孔前后10m范围内的巷道支护进行检查加固。 (2)对于爆破地点及附近的设备、电缆进行妥善保护。 (3)将装药器抬到爆破孔附近，固定好，清理干净。 (4)接上风源，打开进气阀，封盖、调压、检查装药器密封情况。 3 (5)接好输药管，打开送药阀，吹净装药器内及输药管内的杂物及水。 (6)将各阀门手柄处于关闭位臵。 1.进风口； 2.上风路； 3.底风路； 4.卸压口 5.装药口 6.输药口； 7.输药开关 8.调压阀 9.搅拌桨摇把 10.缸体 图1 BQF-50A型装药器示意图 4.2.1.2劳动组织 该装药器由5人操作，一人上药，一人操作装药器各阀门，二人负责拔管，一人负责盘管。 4.2.1.3操作步骤 (1)送输料管：将输药管插入孔内，同时将导爆索钩挂在输药管的端头， 4 一起送入孔底，送管时可打开底风，以免煤渣进入输料管内。导爆索的长度要比装药长度长2～3m，其外端要用细铁丝系住连出孔外。 (2)上药：第一次上药不得超过10kg，药粉不能结块或有其它杂物。 (3)封盖：通过调压阀调节装药器压力，保持在0.35～0.4MPa。 (4)拔管人员将输药管拔出0.5～1m,然后向装药器操作人员发出装药指令。 (5)一次打开送药阀门，并摇动搅拌手柄，同时拔管开始（送药到开始拔管间隔时间应根据输药管长度确定，在0.35～0.4MPa压力下，药的装运速度为5～6m/s，拔管速度一般为0.5～0.6m/s。 (6)当发现孔内返风时，通知关闭给药阀门（此时压力表下降到0.2MPa左右）。可打开底风，反复吹一两次。 (7)重复以上装药过程，直至装药到预定长度为止。为了较好掌握装药长度，避免封孔段过短，应预先在输药管做上记号。 (8)每次将一个炮头用炮棍缓缓送到预定位臵，使其与炸药充分接触。 (9)在炮头送入后，用炮棍封入200～300mm的炮泥。 4.2.2封孔 利用装药器和抗静电阻燃塑料管及压风喷泥技术封孔。 (1)采用过筛的略潮黄土作为封孔材料； (2)上土每次不超过5kg ； (3)封盖后将压力调至最大； (4)将输土管送入炮头后的封泥处，并通知送料； (5)拔管时可随喷土时的反作用力缓缓向外退管； (6)重复以上过程直至孔长度≥12m为止。 (7)封孔后，将装药器连同输土管一并用清水清洗干净，并用风吹干，以备下次再用。 4.2.3起爆 装药、封孔完成后，连好放炮母线，经检查无误，方可在警戒线外的安全地点进行放炮。 4.3深孔预裂爆破的工业试验 4.3.1工艺与设备的研究试验 5 “硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究”有两个技术关键: 一是打钻成孔工艺；二是装药起爆与封孔工艺。 4.3.1.1打钻与成孔的试验研究 在实施深孔预裂爆破技术的过程中，为了取得预期爆破效果，保证爆破安全和生产过程中不出现局部冒顶及较大的折帮，需要根据具体情况布臵爆破孔和控制孔，并且要求其成孔质量好、定向准确和达到设计深度。为确保定向准确，我们研制了三级变径定向钻头。该钻头是一种组合式钻头。它由三个不同直径的钻头组合而成，其中，第一级为Φ50mm，第二级为Φ60mm，第三级为Φ75mm。每级钻头之间距离为400mm。在研制三级变径钻头的同时，还根据孔径的不同选择使用了煤芯管钻头。 4.3.1.2装药器和输药管的研制与改进 深孔预裂爆破技术的首要问题是装药工艺，为此采用了压风装药器和抗静电阻燃塑料管相配套的连续耦合装药。通过研究试验，改进了装药器，在罐体内安装了搅拌装臵，从而很好地解决了反粉、堵管问题，实现了连续耦合装药，使装药速度大大提高，以50～70m深孔为例，纯装药时间仅20～30分钟。在解决深孔爆破的装药工艺的同时，对其封孔工艺也进行了深入细致的研究。由于深孔预裂爆破的爆破孔封孔长度大，封泥量大，采用传统的炮棍封泥方法，存在着封泥速度慢、劳动强度大、封泥质量差、间断封泥等特点。为克服上述缺点，经过研究试验证明，使用装药器进行封孔具有封泥压力大，封孔质量好，和封孔时间短等优点。 为了保证深孔预裂爆破装药到位和在井下有限空间操作方便，对输药管也进行了改制。改制的抗静电阻燃输料管为15m一节，梯形螺纹对接。它具有刚度好，连接快和操作方便等优点。 4.3.2深孔预裂爆破参数的选择 根据该项目的技术方案和实验室研究及理论分析，并结合现场的实际条件，在试验中重点对爆破孔直径、爆破孔与控制孔间距以及封孔长度这几个主要参数进行了合理选择。 4.3.2.1爆破孔与控制孔孔径的选择 由理论分析和模拟试验可知，爆破孔孔经越大，装药量越多，爆炸能量越大；控制孔孔径越大，其导向及补偿作用越显著；因而，越有利于裂 6 隙的形成和扩展。但在现场试验过程中，由于受各方面条件的制约，爆破孔和控制孔是不可能随意扩大的，通过实验室模拟试验可知，爆破孔和控制孔孔径对爆破裂隙范围的影响也是有限的。因此，我们根据模拟试验的结果和以往的经验，选择爆破孔孔径为Φ75mm，控制孔孔径为Φ90mm。经现场试验，采用MYT-150型钻机打Φ75mm、Φ90mm钻孔，无论在钻进深度上，还是钻孔定向和成孔质量上均能满足试验要求。 4.3.2.2爆破孔与控制孔间距的选择 理论分析和模拟试验表明：在煤层条件一定时，孔间距的大小与爆破孔、控制孔的直径相匹配，即它们之间有一个比较合理的范围，才有利于裂隙的形成和扩展。通过现场试验，最终确定8m孔间距比较合理。 图2 深孔预裂爆破钻孔布臵示意图 4.3.2.3爆破孔封孔长度的确定 在硬顶煤深孔预裂爆破中，爆破孔的封孔长度是一个非常关键的参数，它不仅要保证爆破后爆破孔不打枪，保证预裂爆破效果；而且还要有足够的长度以保护巷帮煤体不被破坏和一米厚的顶煤保护层以防超前冒顶。 7 深孔预裂爆破的炮孔装药为连续耦合装药，是典型的柱状装药，爆破后，其爆炸力在对炮孔壁作用的同时，也对炮孔的轴向发生作用；而且在轴向应力波中，以轴线方向上的应力波为最强。由于孔口方向有巷帮存在，自由面较大，更有利于应力波的反射，造成煤体的破坏。封孔材料为微潮的黄土，其塑性较好，能有效地吸收爆破应力波，使其迅速大幅度衰减，从而减轻了应力波对煤体的破坏作用。由于采用的是正向起爆，爆轰波传播方向是由孔口向孔底传播，所以爆炸应力波相对地对孔口方向作用较小。在预裂爆破中，在爆破孔两边布臵了控制孔，由于控制孔作为补偿空间（自由面）存在于爆破空的同一平面上，使爆炸能量向控制孔方向作用，从而减少了爆炸应力波对巷帮煤体的破坏作用。 通过上述理论分析，结合多年来积累的经验，简要总结出深孔预裂爆破封孔长度的确定原则： 1.根据爆破空与控制孔间距确定封孔长度； 2.根据具体巷帮煤体的矿压分布情况即卸压带和应力集中带的范围确定封孔长度； 3.根据预留顶煤保护层的厚度和爆破孔布臵的角度计算确定封孔长度。 最终确定的封孔长度一定要大于或等于根据上述三条规则确定的最大封孔长度。 因此，在实验过程中，根据上述原则，结合现场的具体条件确定了50～70m深炮孔的合理长度为12～20m。通过工业试验没有发生打枪、破坏巷帮及崩倒棚子等现象；工作面进入爆破区内也没有发生超前冒顶和较大的折帮等影响生产的现象。所以据此确定的封孔长度是合理的，在安全上也是可靠的。 4.3.3深孔预裂爆破的工业试验 根据课题研究计划，并结合矿上生产的实际情况，确定在1310工作面轨道顺槽一进提向上100m开始，至停采线间300m范围内进行深孔预裂爆破的工业试验。先在小范围内进行中间试验，取得合理参数后，然后在此地点200m范围内进行了25组试验，目的是通过大范围的试验，进一步验证孔网和爆破参数的合理性，完善各项工艺技术，从而达到研究目标。 8 4.4安全技术要求 为确保深孔预裂爆破施工的安全顺利进行，必须对施工人员进行深孔预裂爆破的安全技术培训，组织施工人员进行地面装药模拟试验。并编制安全可行的安全技术措施，以确保施工安全。 5.效果 (1)提高了综放工作面的回采率 由于深孔预裂爆破使顶煤的结构发生了改变，在顶煤生产中产生了大量裂隙，降低了顶煤的整体强度，改变了承载能力，所以在矿压和支架的反复作用下，使其进一步破碎，从而在放煤过程中可以将硬顶煤顺利放出，提高了回收率，因此达到提高回采率的目的。通过近两个月的统计计算，综放面的回采率已由原来的81.7%提高到86.1%，达到了预期指标。 (1)爆破区顶煤及顶板移动曲线 (2)非爆破区顶煤及顶板移动曲线 (3)1、2、3分别为爆破区三个观测点 1'、2'、3'分别为非爆破区三个测点 图3 爆破区与非爆破区顶煤移动对比曲线图

煤矿现代化　２０１４年第１期　总第１　１８期　

大倾角煤层坚硬顶板综采面预裂破顶技术研究　

左东霞－，张飞－，邓学勇ｚ，任伟　

（１．重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，重庆４０００３０；２．川煤集团广旺公司代池坝煤矿，广元６２８０００）　

摘　要　通过数值模拟理论分析与现场试验相结合的方法，研究并验证大倾角煤层坚硬项板综采面　

预裂破顶技术的合理性，针对中厚坚硬顸板悬露距离长、突然断裂垮落产生冲击气流，发生推垮型事　故，支架工作阻力急剧增大、支柱压穿、柱腔压裂、支架变形、瓦斯突然涌出，瓦斯超限等问题，研究大　

倾角坚硬顶板条件下的综采工作面矿压显现规律、工作面顶板的垮落特征、大倾角坚硬顶板破断后覆　

岩移动规律。提出大倾角坚硬顶板控制技术，以破坏顶板的完整性为前提，根据直接顶、老顸的厚度及　岩性特点设计放顶方案。研究成果为具有类似条件的矿井坚硬顶板控制具有重要的借鉴意义。　

关健词　大倾角；坚硬顶板；综采面；预裂破顶　中图分类号：ＴＤ３２３　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００９—０７９７（２０１４）０１—００２４—０４　

大倾角坚硬顶板采场和普通采场的主要区别是　

矿山压力显现的不同，坚硬顶板采场的矿山压力显现　

更为剧烈，岩体力学运移规律更加复杂多变ｌ】＿２ｌ。坚硬　

顶板在煤层回采后形成大面积顶板岩体悬露而不垮　

落，对于综采工作面来说，其初次垮落步距一般交大，　

因而对１二作面的回采形成极大的威胁；顶板大面积的　

垮落，经常给采场乃至矿井造成严重的破坏，甚至发　

生矿震，对矿井的安全生产造成重大危害　。　

目前国内大倾角坚硬顶板矿井主要采用顶板爆　

破强制放顶的措施，以减小采空区顶板的悬露面积，　

减缓顶板的来压强度　。　

本文以广旺代池坝煤矿的生产条件为背景，通　

过数值模拟理论分析与现场试验相结合的方法，对　

坚硬顶板条件下综采面的预裂爆破放顶技术进行研　

究，研究结果对类似条件的矿井坚硬顶板控制具有　

重要的借鉴意义。　

ｌ　工程概况